集成电路中碳纳米管互连建模与仿真

在纳米尺度集成电路中，传统的金属互连线将面临各种性能极限问题。由于碳纳米管具有优良的电、热特性，是未来纳米集成电路中非常具有应用前景的互连材料。本项目针对目前主要制备的多壁碳纳米管（束）互连线的物理特性、等效电路模型以及信号传输性能进行研究。创新理论和方法成果包括：1.多壁碳纳米管互连线的等效电路模型和无源降阶方法；2.多壁碳纳米管互连线时延和串扰的快速估算公式；3.多壁碳纳米管束互连线的准确高频特性与简化电路模型；4.多壁碳纳米管束互连线的电热耦合模型与电热协同分析方法论。研究成果将有助于解决目前SoC中金属互连线的电热性能极限问题，对未来纳米尺度集成电路中碳纳米管互连线的分析设计有重要的指导意义，同时也为今后碳纳米管互连线的制备提供了理论导向。

碳纳米管具有优良的电、热特性，是未来纳米集成电路中非常具有应用前景的互连材料。本项目针对多壁碳纳米管互连线的物理特性、等效电路模型以及快速仿真技术进行了系统研究，完成了计划任务书内容。提出了多壁碳纳米管直径和温度相关的导电通道数目的准确模型，为表征多壁碳纳米管互连线的分布量子电阻提供了可靠基础。系统研究了多壁碳纳米管互连线等效电路的宏模型理论，提出了两种用于互连线串扰分析的快速算法，与传统分析方法相比仿真效率可得到极大提升。提出了一种适用于复杂互连线网络的并行算法，并基于该算法开发了一款仿真软件FdSPICE。研究了在静电脉冲情况下碳纳米管互连线的瞬态电热耦合效应，分析结果对互连线的设计和实际应用具有指导意义。